纺织品的红外辐射性及应用

纺织材料除了对红外电磁波有选择性吸收的特征之外，反射分布及吸收以后使电磁能转变成热能，以及在常温下也有相当辐射（使热能转变成电磁能）等特征。
1.红外反射率
织物红外线反射率在不同角度方向的分布，与标准漫反射有一定差异。当法向入射（０°）时，在反射角３５°以内与余弦分布基本吻合，但在反射角３５°以上比余弦分布明显偏离，如图所示。
* z$ U0 p( z5 t- B: @1 r% T

法向入射时织物红外反射分布曲线

3 D' }) t1 A& g( c; N/ o织物涤／棉（６５／３５）不同纬密形成不同单位面积质量、不同覆盖系数及不同重叠层数对红外反射率的影响如图所示。

织物单位面积质量Ｇ对红外反射率αＲ的影响

织物覆盖系数Ｅ对红外反射率αＲ的影响

织物重叠层数ｎ对红外反射率αＲ的影响

由于水对红外波段的波有强吸收率，故织物回潮率对反射率有显著影响，如图所示。

织物回潮率对红外反射率的影响
) C3 H5 g" J7 k0 y2 l. f１—纯棉的棉毛织物　２—高密纯棉平纹织物
, E. W& {  d3 M# L- @３—中密纯棉平纹织物

: F. h" f0 W# m6 R! ~; J

2.红外辐射升温
红外电磁波被物质吸收后将转变为物质分子的热运动能，体现为物质的升温（热能）。对一批样品测试结果见表，同一品种两层织物叠置时，测两层织物之间在入射功率为６５０Ｗ／ｍ２、主波长λｍ 为２．０４μｍ时，照射开始后２～７ｓ升温速率，并计算织物吸收红外辐射转变热能的效应。

涤／棉（６５／３５）织物（经密４４０根／１０ｃｍ）红外辐射的吸收升温

试样序号	组织结构	单位面积质量（ｇ／ｃｍ２）	经纬纱线密度（ｔｅｘ）	纬纱密度（根／１０ｃｍ）	覆盖系数Ｅ（％）	单层织物透射强度（Ｗ／ｍ２）	升温速度（℃／ｓ）	能量吸收转换率
１	平纹	８５．４７	１３．３×１３．３	１８０	７９．０	３７４	０．３２９１	１１．２５
２	平纹	９２．１０	１３．３×１３．３	２１０	８４．７	３６５	０．３０８０	１１．４１
３	平纹	９６．０８	１３．３×１３．３	２４０	８６．４	３５４	０．２９１４	１１．２０
４	平纹	１０１．６８	１３．３×１３．３	２７０	９０．１	３３７	０．２８６８	１１．６６
５	平纹	１０９．００	１３．３×１３．３	３３０	９４．７	３３２	０．２７６８	１２．０６
６	平纹	１１６．４２	１３．３×１３．３	３６０	９６．８	３１７	０．２７１６	１２．６５
７	斜纹	１９０．６６	２７．７×１０４．６	１８０	９８．０	２０５	０．１８２７	１５．２５
８	斜纹	２３０．７７	２７．７×１０４．６	２１０	９９．１	１８８	０．１８００	１６．６２
９	斜纹	２４２．２６	２７．７×１０４．６	２４０	１００．０	１７６	０．１７９０	１７．３５
１０	斜纹	２５０．２２	２７．７×１０４．６	２７０	１００．０	１７３	０．１７８４	１７．８６
１１	絮片	２５．００	—	—	—	４４８	０．３５８０	１０．７
[/tr]

/ b& T- B2 C$ W& a8 k# y% B

4 x. r+ R9 e  T, j) @由于水在红外波段有强吸收峰，故织物在不同回潮率时红外射线吸收和升温情形有明显差别，一些实验结果如图所示。因此，红外辐照也成为织物快速烘干的方法之一。但是用红外辐照织物时，当织物中含有较多水分情况下，由于水分蒸发带走水分子的蒸发潜热，则织物温度并不高（一般在７０℃左右）。
1 n! m( x. I7 p! M

织物回潮率对红外光吸收率的影响

织物回潮率Ｗ对红外辐射升温速率的影响

但当织物中水分减少时，织物将快速升温，甚至碳化损坏，且它们的升温典型曲线如图所示。
" Y' n& m. `1 H7 A* `

不同回潮率本白棉细布红外辐照下升温曲线
  L: ?9 {( W" O( F１—Ｗ＝１５３．６％　２—Ｗ＝８９．０２％　３—Ｗ＝７５．６１％
" O: r3 r2 h4 m2 @, F4 @& T４—两层，Ｗ＝１８１．６０％　５—三层，Ｗ＝１８２．３７％

3.织物的红外辐射
; ?- {' M, [  B任何物质在温度０Ｋ以上都具有辐射红外电磁波的性能，将分子热运动能转换成电磁波辐射，且热体的辐射服从普朗克（Ｐｌａｎｋ）定律。

式中：Ｅλ———在波长λ处的辐射强度，Ｗ／（ｃｍ２·μｍ）；
5 {- A' i! m, C6 Fλ———波长，μｍ；
: c2 A1 U* E" T9 I* O; {! vＴ———热体温度，Ｋ。
8 K: U7 O9 @) U. i它的分布如下图所示，其峰值即主波长是由上面方程式取一阶导数为零（求极大值）的方程，即为维恩位移定律（Ｗｉｅｎ?ｓｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｌａｗ）。
) c* k4 h7 m& G" O; Xλｍ·Ｔ＝２．８９７６×１０－３
式中：λｍ———主波长，μｍ；
# B0 |% G8 n# HＴ———热体温度，Ｋ。

热体辐射温度随波长的变化

3 B' n6 A9 M8 J5 j* }4.应用
实际物质，对外来的电磁波有选择性共振吸收性能，物质升温后原子和分子热振动加剧将发射（对外辐射）相同频率（或波长）的热辐射，但材料热辐射能力比吸收能力（理论发射能力）要弱一些。减弱的程度一般称为灰度。因此，不同的物质在相同温度下虽然辐射波谱的主波长相同，但辐射强度有很大差异。某些金属氧化物或碳化物陶瓷粉（如ＺｒＯ２、ＺｒＣ、ＭｇＯ等）具有较强的红外辐射性能。近年发现近红外辐射和中红外辐射对人体皮肤有升温作用，间接促使毛细血管动静脉吻合松弛膨胀，加快血流微循环，有利于局部肿痛的散瘀消肿等病症。这是红外辐射纺织品的治疗功能。
7 W# E' C/ y8 h  Q" I